[发明专利]一种以汽爆为预处理的农业废弃物厌氧消化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及农业废弃物的处理与利用，尤其涉及一种利用农业废弃物的厌氧消化工艺。

背景技术

农业废弃物是指在整个农业生产过程中被废弃的有机类物质，主要包括：农林生产过程中产生的植物残余类废弃物；牧、渔业生产过程中产生的动物类残余废弃物；农业加工过程中产生的加工类残余废弃物和农村城镇生活垃圾等。从总量和组成上，主要包括农作物秸秆和畜禽废弃物。农业废弃物的处理与利用问题，一直是近几年污染防治和资源化利用领域研究的重要课题。

1、农业废弃物的利用现状

秸秆不仅普遍具有较高的热值和粗纤维，且含丰富的有机碳、N、P、K、Mg、Ca等营养元素，因而有着很好的利用价值。从能源角度，相当于3.5亿t标准煤。目前已在推广或研究中的秸秆利用方式有很多种。主要可分为以下几类，一是秸秆还田技术，秸秆还田不仅可增加土壤有机质和速效养分含量，培肥地力，缓解氮、磷、钾肥比例失调的矛盾，还可以调节土壤物理性能，抗旱保墒，增加作物产量，优化农田生态环境等，还田的方式也有多种，包括整株还田、根茬还田、传统堆肥后还田等；二是饲料化利用技术，植物纤维性废弃物往往因其营养价值低或可消化性低，不能直接用作饲料。但如果将它们适当处理。即可大大改善其营养价值和可消化性，目前的主要方法有微生物处理、青贮法、氨化法等；三是能源化利用技术，可以说农业废弃物是农村能源的重要组成部分，在解决农村能源短缺和农村环境污染方面有重要的价值，能源化利用的方式有厌氧消化、热解气化、秸秆干发酵、秸秆直接燃烧供热、生物质热解液化制备燃料油、与有机垃圾混合燃烧发电等；四是材料化利用技术，农业废弃物中的高蛋白质资源和纤维性材料生产多种生物质材料和生产资料有着广阔的前景。目前的研究主要包括，利用农业废弃物中的高纤维性植物废弃物生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等材料研究；通过固化、炭化技术制成活性炭技术研究；生产可降解餐具材料和纤维素薄膜研究以及制取木糖(醇)等。

畜禽废物包括牲畜、禽类养殖产生的固体废物、废水。目前，我国对固态畜禽废物的处理方式主要有以下几种。一是直接还田利用，这是我国传统的利用方式。但这种方式由于畜禽废物一年四季均衡产生，存在与农作季节性需肥不相协调的矛盾，此外，还会影响环境卫生，利用不当会带来地表水和地下水的营养盐污染等。因此，总体上目前趋向于经适当处理后再农业利用；二是直接堆肥化处理。直接堆肥是处理各种有机废弃物的传统方法之一，但存在周期长，用工多等问题；三是人工好氧发酵与厌氧生物处理。畜禽废弃物经生物发酵转化为商品有机肥料，符合废弃物治理减量化、资源化、无害化和生态化的原则。但目前发酵工艺及配套设备有待进一步提高，发酵有机肥虽然肥效好，但与晾晒、直接烘干和自然堆沤方法比较，其生产成本明显偏高，这是影响其市场占有率的主要原因。厌氧生物处理也存在反应速度慢，转化效率低等问题，因而需要开发经济实用的发酵工艺及其配套设备，提高处理效率，降低生产成本。四是循环利用与生态处理技术。如利用鸡粪等动物粪便经处理后作为饲料循环利用，以及利用畜禽粪便养殖蚯蚓，其产物蚯蚓可直接用于饲养鱼、鸡、鸭、鹅，也可以加工成干粉状动物蛋白等。但作为畜禽粪便作为饲料，还存在一些技术问题需要解决。

虽然目前有关农业废弃物的处理与利用方法很多，但成本低、经济合理、适合市场化经营推广的方法并不多。总体上，农业废弃物的堆肥化及厌氧发酵等生物处理法仍然是经济实用的处理与利用方式。

2、农业废弃物的厌氧消化处理工艺现状

厌氧生物处理(厌氧消化)是指在无氧条件下，借助厌氧微生物的作用来处理有机物质的方法。早期的厌氧处理主要是解决城市废水污泥的处理问题。1881年在法国发表了处理生活污水污泥自动净化器的文章，此后相继发展了化粪池、双层沉淀池、专用消化池等设备。我国70年代以后，用于处理农业废弃物的沼气池在农村广泛推广。随着环境污染的突出，厌氧处理技术作为一种低能耗的生物处理法得到了迅速发展，也大大推进了厌氧消化处理的工艺、机理和反应动力学研究。影响厌氧消化过程的因素很多，其中物理因素包括：温度、水力停留时间、物料粒径、固含量、搅拌、接种物量等；化学因素包括有机负荷、pH，碱度、营养物质、无机盐、有毒物质含量等。